11. Предварительный выбор оборудования,

инструментов и средств измерений

При проектирования операционного технологии изготовления деталей на этапе проектирования маршрутной технологии выполняется предварительный выбор оборудования. \окончательно оборудование выбирается после расчетов режимов обработки.

Технологическое оборудование – орудия производства, в которых для выполнения определенной части технологического процесса размещаются материалы или заготовки, технологическая оснастка и средства воздействия на них за счет источника энергии. К технологическому оборудованию относятся станки для механической обработки, печи, гальванические ванны, литейные машины, испытательные стенды и др.

При выборе оборудования практикуются два подхода. Для вновь создаваемого производства приобретается новое оборудование. В этом случае критерием выбора является его техническая и экономическая эффективность. Для действующего производства учитывается наличие имеющегося оборудования, критерием выбора оборудования является его точность, технологические возможности, загруженность и эффективность. Поверхности ступенчатых валов обтачиваются на токарных, токарно-копировальных, многорезцовых станках с ЧПУ; автоматических линиях [7].

Рекомендуемые для токарной обработки деталей типа валов диаметром от 20 до 160 мм и длиной от 250 до 1400 мм; дисков диаметром от 160 до 400 мм длиной от 100 до 320 мм станки представлены в [42]. Более полный состав станков и их техническая характеристика представлены в [42] и др.

Крупные детали типа дисков обрабатываются на токарно-карусельных станках: одностоечных 1508, 1516 и др.; двух стоечных 1520, 1550 др.; двух координатных с ЧПУ 1512Ф3,четырехкоординатных с ЧПУ, оснащенных пятипозиционной револьверной головкой 1525Ф3 и инструментальным магазином 1А525МФ3 и др. Локальные поверхности валов и дисков обрабатываются на следующих станках. Для глубокого сверления центрального отверстия шпинделя используется станок РТ-54. Фрезерование шпоночных пазов осуществляется на станках ДФ-96, 6М81Г, 6М11, 1294, и др.; шлицев - 5350А, 31Т161H29, СШ-148, ХЕ-11-ПН15,и др.; цилиндрических зубьев - 5315, 5350; конических - 5230, 5320, 520 и др.; зубодолбления - 51312, 514, 5140 и др.

Шлифование цилиндрических поверхностей осуществляется на станках 3М151А, 3Е153, ХШ1-32, 3М152В; шлицев - 3Б451П, 3451, 3451Б, и др.

Общие рекомендации по выбору оборудования заключаются в следующем. Для мелкосерийного производства рекомендуются универсальные многоцелевые станки с ЧПУ. Для серийного – многошпиндельные и многорезцовые станки с ЧПУ, токарно-копировальные станки и полуавтоматы. В массовом - полуавтоматы и автоматы.

Конструкции станочных приспособлений , установочных и зажимных устройств, особенности их расчета и технические характеристики представлены в [51]. описание инструментальной оснастки для станков с ЧПУ , ее характеристика представлены в [32, 42].

Рекомендации по выбору инструмента изложены в соответствующих курсах, комплекты режущих инструментов для многоцелевых станков с ЧПУ представлены в [32].

Средства измерений и контроля размеров, формы и расположения поверхностей выбираются в зависимости от общей стратегии метрологического обеспечения технологического процесса (пооперационный или выборочный контроль, адаптивное управление процессом, обеспечение высокой степени технологической стабильности процесса и др.). Основным критерием для выбора средств измерения являются условия: допустимая суммарная погрешность измерений не должна превышать 30-20 % от допуска на контролируемый размер [54], а погрешность средств измерений при этом не должна превышать 10-15 % от допуска на контролируемый размер. Для технологических систем с ЧПУ целесообразно применение средств измерений с микропроцессорным аналогово-дискретным преобразованием действительных размеров [23]. Это упрощает формирование баз данных и анализ закономерности распределения действительных размеров в пределах допуска во времени обработки для партии деталей.

Основная задача метрологического обеспечения производства состоит в выборе и практической реализации тех или иных методов и средств контроля размеров , обеспечения технической стабильности процесса и надежности оборудования. Для контроля размеров могут применяться следующие методы: послеоперационный контроль размеров на станке и вне станка; контроль размеров в процессе обработки без обратной связи и с адаптивной коррекцией размеров для партии заготовок; обеспечение действительных размеров в пределах поля допуска без оперативных изменений за счет технологической стабильности процесса для партии заготовок, определяемой для соответствующей вероятности риска опытным путем.

При достаточной стабильности процесса обработки на станках с ЧПУ на всех операциях, т.е. когда имеет место стабильный закон распределения действительных размеров в пределах допуска, целесообразно осуществлять выборочный контроль размеров со сменой или коррекцией инструментов после определенной партии заготовок.

Точность изготовления ступенчатых валов, в частности диаметров, длин ступеней, шпоночных пазов, резьб, шлицев осуществляется с помощью предельных скоб и пробок, резьбовых и шлицевых колец, а так же универсальных и специальных средств измерения [54]. Отклонение от соосности шеек и других цилиндрических поверхностей ступенчатого вала осуществляется посредством индикаторов с установкой валов по базовым шейкам, предназначенным для крепления подшипников, на призмы контрольного приспособления. Отклонение от параллельности шпоночного паза или шлицев осуществляется посредством индикатора при установке вала в центрах контрольного приспособления.

Точность изготовления шпинделей проверяется в следующей последовательности. Вначале определяется отклонение формы поверхностей, затем измеряются линейные размеры. В заключение определяется погрешность расположения поверхностей. Измерительными базами при проверке шпинделей являются поверхности опорных шеек, реже - центровые отверстия. При проверке шпиндель устанавливается опорными шейками в призмах или в ножевых призмах, с упором в осевом направлении в один из торцов, желательно в торец, используемый в качестве технологической базы при обработке. Одна из призм - регулируемая по высоте. Правильность геометрических форм цилиндрических поверхностей проверяют в нескольких сечениях, перпендикулярных к оси шпинделя. Овальность и конусообразность проверяется с помощью измерительных скоб [8, 9] типа СР по ГОСТ 11098-75, а круглость - с помощью кругломера по ГОСТ 17353-80. Отклонение образующей цилиндрической поверхности от прямолинейности проверяется индикатором, наконечник которого перемещается по образующей поверхности параллельно оси шпинделя. Диаметральные размеры измеряются в зависимости от квалитета точности скобами с отсчетными устройствами типа СР, а так же микрометрами с ценой деления 0.01 мм, пассаметрами с ценой деления 0.002 мм и микротастом с ценой деления 0,001 мм. Расположение поверхностей относительно оси вращения шпинделя контролируется индикатором посредством вращения шпинделя в призмах или в центрах. Схема стенда для контроля шпинделя представлена в [51]. Значение шероховатости и волнистости определяется профилограф-профилометром, инструментальным микроскопом.

Шпиндели всех быстроходных станков проходят балансировку как отдельного шпинделя так и в сборе. Статическую балансировку применяют для коротких шпинделей нормальной и реже повышенной точности с целью совмещения центра тяжести с осью вращения. Динамическую балансировку применяют для длинных и средних по длине валов всех пяти групп точности с целью совмещения центра масс с осью вращения, а так же для устранения момента пары неуравновешенных сил. Динамическая балансировка шпинделей диаметром до 800 мм и весом от 10 до 100 кг производится на балансировочном станке 9Б725А; обнаруженная неуравновешенность устраняется высверливанием металла в установленных местах, как правило, по двум торцам. Допустимый дисбаланс шпинделя токарного танка 16К20 в сборе с монтируемыми на него деталями (маховик, диски, муфта, зубчатые колеса) составляет 25 Г СМ при оборотах 2000 об/мин.

У фланцев осуществляется контроль размеров посадочного диаметра, поверхностей монтажа уплотнительного сальника, крепежных отверстий; соосность посадочного диаметра и сальникового отверстия; перпендикулярность установочного и упорного торцов посадочному диаметру; позицию расположения осей крепежных отверстий; шероховатость и волнистость. Для этих целей используются универсальные средства измерений, в том числе рекомендованные для ступенчатых валов и шпинделей, а так же координатно-измерительные машины [54].

Контроль зубчатых колес выполняется в соответствии со степенями точности на кинематическую точность, плавность хода, полноту контакта зубьев, вид сопряжения [18]. Контроль зубчатых колес выполняется в три этапа: на этапе изготовления до зубообработки, на этапе зубообработки и этапе приемочного контроля.

При механической обработке зубчатого колеса до зубообработки осуществляется контроль размеров посадочного и наружного диаметров колеса, его ширины элементов шпоночного паза и шлицев; торцевое и радиальное биение зубчатого венца, круглость и цилиндричность посадочного и наружного диаметров; шероховатость и волнистость.

На этапе зубообработки осуществляется контроль накопленной погрешности шага зубьев, радиального биения зубьев, колебания длины общей нормали, отклонения шага зацепления, профиля зубьев, смещения исходного контура и толщины зубьев [42].

Помимо измерения размеров, отклонений формы и расположения поверхностей зубьев, осуществляется контроль шероховатости и волнистости, параметров качества поверхностного слоя (твердость, наклеп, структура и т.д.). Для этих целей используются универсальные и специальные средства измерений [54], а так же координатно-измерительные машины [19]. При приемочном контроле возможен дифференцированный контроль, где осуществляется поэлементный контроль размеров, влияющих на эксплуатационные показатели, и комплексный контроль, где осуществляется контроль кинематической и циклической погрешностей. Методика контроля и средства измерений представлены в [54]. Справочная об оборудовании и координатных системах станков представлена в [8, 9] и др.

Выбор режущих инструментов изложен в параграфе 15 «Определение режимов обработки» настоящего издания и в специальной справочной литературе [8, 9] и др.

Выбор средств измерения. Средства измерения линейных размеров выбираются: во-первых, исходя из принципиальной возможности выполнения измерений, во-вторых, погрешность средства измерения не должна превышать 10-15% от допуска контролируемого размера, а погрешность процедуры измерения не превышать 25-30% [41, 42, 54]. Технические характеристики некоторых средств измерения нониусного, микрометрического и рычажного типа.

Средства измерений выбираются из следующих соображений. Возможности выполнить абсолютные или относительные измерения. Относительная погрешность средств измерений не должна превышать (10-15)% от величины технологического допуска на измеряемый размер. Относительная погрешность процедура измерения не должна превышать (20-30)% от величины технологического допуска на измеряемый размер. Технологический допуск равен примерно (70-80)% от величины конструкторского допуска. Индикатор часового типа, скобы с отсчетным устройством типа СР, микраторы оптико-

механические применяются для относительных измерений.

При обработке деталей на станках с ЧПУ получение размеров обеспечивается настроенным на размер инструментом за счет позиционирования по программе инструментов. Здесь необходимость в контроле размеров в каждом переходе отпадает. В этом случае задачи контроля состоят в выборочном контроле размеров коррекции размеров и обеспечении технологической стабильности процесса обработки, диагностике технологической системы. Реализация столь сложных задач требует более значительных затрат, которые однако окупаются повышением точности обработки, увеличением производительности, уменьшением диапазона рассеивания действительных размеров в пределах части поля допуска, повышением стабильности и надежности технологических процессов, что повышает эксплуатационные свойства изделий.

Таблица 11.1

Технические характеристики средств измерения [4]

Микрометрические инструменты
Штангенциркуль (ГОСТ166-80).	Цена деле-ния, мм	Диапазон измерения, мм
ШЦ-1; ШЦТ-1	0,1	0-125
ШЦ-П	0,1 0,05	0-160 0-200 0-250
Микрометрические инструменты
Микрометры гладкие (ГОСТ577-68)	0,01	0-300 300-600 (интерв. 25 мм)
Рычажно-механические приборы
Индикатор часового типа ИЧ (ГОСТ577-68)	0,01	0-2; 0-5; 0-10
Скобы с отсчетным устройством типа СР (ГОСТ11098-5).	0,002	0-150 (интерв. 2 мм)
Микраторы оптико-механические типа ИРП	0,0002	120 делений